JP3953646B2 - レーザ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光源からの治療レーザ光を患部に導光照射して治療を行うレーザ装置に関する。
【0002】
【従来技術】
医療用レーザ装置の発振形態には、主に衝撃作用によって患部組織を破壊したり切開したりするパルス波レーザがある。固体レーザによりパルス波のレーザを発振させる場合、レーザ発振器内にQスイッチ(一種の光学シャッタ)を配置して、固体レーザの特徴的なレーザ上準位の寿命の長さを利用することによりジャイアントパルス(以下パルスと記す)を発振する方法が知られている。
【0003】
レーザ媒質を励起して所期するパルス数のレーザを発振させるためには、発振パルス数に対応する励起光エネルギを励起光源(フラッシュランプ)から付与する。励起光源に励起光を発生させる際には、放電用コンデンサにチャージされたエネルギを励起光源に放電するが、所期するパルス数が得られるようにコントロールするためには、出射された設定パルス数を検出した後、励起光源への放電をOFFにする。励起光源への放電をOFFにするための機構としては、従来、励起光源と並列に接続されるサイリスタが使用されていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、サイリスタの場合、1回の照射信号にて放電用コンデンサに一度チャージしたエネルギをすべて放電してしまうため、再チャージをする際のチャージ時間が長くかかってしまう。このため、それに応じて治療時間も長くかかることになる。
【0005】
さらに、コンデンサにチャージされていたエネルギをすべて放電してしまうことは、無駄にエネルギも消費していることとなる。
【0006】
本発明は、上記問題点に鑑み、エネルギのロスを少なくし、効率よくパルスレーザを発振可能なレーザ装置を提供することを技術課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
【0008】
(1) 治療用レーザ光を患部に導光照射して治療を行うレーザ装置において、レーザ媒質に励起光源からの励起光を付与してパルスレーザ光を発振するレーザ発振手段と、前記励起光源に駆動エネルギを供給するための放電用コンデンサと、該放電用コンデンサと前記励起光源との間の放電回路に直列に接続されるスイッチング素子であって、放電回路をオン・オフするスイッチング素子と、前記レーザ発振手段から所期するパルスレーザが得られるように該スイッチング素子にオン・オフの指令を行う指令手段と、前記レーザ発振手段から発振されるパルスレーザのパルス数を検出する検出手段と、所望するパルス数を設定するパルス数設定手段とを備え、前記指令手段は前記検出手段により検出されるパルス数が設定パルス数に達したかを確認して前記スイッチング素子にオフの指令を行うことを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は実施形態の装置の光学系と制御系の概略構成を示した図である。
【0011】
1は主波長1064nmのレーザ光を発振するYAGレーザ発振器であり、YAGレーザ発振器1はNd:YAGロッド2、Nd:YAGロッド2に励起光を与えるフラッシュランプ3、全反射ミラー4、出力ミラー5、及び出力ミラー5とNd:YAGロッド2との間に設けられた加飽和色素のDyeQスイッチ6から構成される。Nd:YAGロッド2はフラッシュランプ3からの光で励起されるとエネルギレベルが高まり、DyeQスイッチ6はNd:YAGロッド2のエネルギレベルが一定レベルに達すると透明に変化していく。そして、飽和状態に達するとDyeQスイッチ6は完全な透明になり、レーザ発振器1のQ値が最大になる。これにより、レーザ発振器1は発振状態となってNd:YAGロッド2に蓄えられたエネルギが一度に放出され、ジャイアントパルスのレーザ光がレーザ発振器1から発振される。
【0012】
10はレーザ光の偏光方向を回転させる1/2波長板、11はブリュースタ角に配置された偏光板である。1/2波長板10は後述するパルスモータによって回転され、偏光板11との組み合わせによって患部に照射されるレーザ光のエネルギ量を調整する。12はビームスプリッタであり、偏光板11を通過したレーザ光の一部はビームスプリッタ12によって反射されて光検出器13に検出される。
【0013】
14は安全シャッタであり、テスト発振や異常発生時等所定の場合にレーザ光を遮断する。安全シャッタ14を通過したレーザ光はエキスパンダレンズ15によって光束を広げられ、ダイクロイックミラー16で可視光半導体レーザ17からのエイミング光(主波長650nm)と同軸にされる。可視半導体レーザ17を出射したエイミング光は2つの開口を持つアパーチャ18によって分割される。
【0014】
19はレーザ光束を広げるエキスパンダレンズ、20はエイミング光の一部及びYAGレーザ光を反射して観察光を透過するダイクロイックミラーである。ダイクロイックミラー20で反射されたレーザ光は対物レンズ21、コンタクトレンズ22を介して患者眼Eの患部に集光される。
【0015】
23はスリット投影光学系であり、スリット投影光学系23からの光束はコンタクトレンズ22を介して患者眼Eを照明する。24は患者眼Eを観察するための双眼の顕微鏡である。
【0016】
30はフラッシュランプ3に電圧を供給し、設定されたパルスレーザ光の数が得られるようにコントロールを行うフラッシュランプ制御回路部である。31は装置全体の制御を行う制御部である。
【0017】
40は光検出器13からの信号を検出処理する検出回路であり、検出回路40で処理された信号は制御部31に入力される。41は1/2波長板10を駆動するモータ、42はモータ駆動回路である。43は安全シャッタ14を開閉駆動するモータ、44はモータ駆動回路である。駆動回路42、44は制御部31からの制御信号によって制御される。
【0018】
50は各種の入力スイッチ及び表示部を有するパネル操作部である。入力スイッチには、患部に照射されるレーザ光のエネルギ量や1照射信号による照射パルス数の照射条件を設定するスイッチ等がある。また、表示部は光検出器13によって検出されるレーザ光の照射エネルギ量や設定されたパルス数等を表示する。51はレーザ出射を行うための照射信号を発信するための照射スイッチである。
【0019】
図2はフラッシュランプ制御回路部30の概略構成を示した図である。
【0020】
32はコンデンサ33にエネルギをチャージさせるためのDC/DCコンバータであり、制御部31からの制御信号によって基準電圧を出力する。34はトリガトランス35をオン・オフさせるトリガ回路である。36はスイッチング素子であるFET(フィールド・エフェクト・トランジスタ)で、パルス数コントロール回路37によりFET36を制御してフラッシュランプ3の点灯をオン・オフさせるようになっている。DC/DCコンバータ32、トリガ回路34、パルス数コントロール回路37は制御部31によりその作動状態を制御されている。
【0021】
以上のような構成をもつ装置において、その動作を説明する。
【0022】
術者は図示無き電源スイッチを投入して装置を起動させると共に、パネル操作部50を操作して治療目的に従って1照射信号に対するパルス数やレーザ出力等の照射条件の設定を行う。また、制御部31は電源投入10秒後にDC/DCコンバータ32よりコンデンサ33へエネルギのチャージを行う。パルス数の設定は1照射信号あたり1パルスを照射するシングルモード、パルスを2連射若しくは3連射で行うバーストモードがあり、必要に応じて1パルス〜3パルスの中で選ぶことができる。選択されたパルス数は表示部にその回数が表示される。
パルス数、レーザ出力の照射条件を入力すると制御部31は安全シャッタ14を閉じた状態でそれぞれにおいてテスト発振をして確認を行う。図3にパルス数を確認するテスト発振時におけるフローチャートを示す。
【0023】
パネル操作部50によりパルス数を設定すると、制御部31はフラッシュランプ3とコンデンサ33とを接続するためにFET36をオンした後、トリガ回路34をオンにし、トリガトランス35に大きな電圧が生じるようにする。トリガトランス35に大電圧が生じると、それをきっかけとしてコンデンサ33にチャージされたエネルギが放出し、フラッシュランプ3が発光し始める。フラッシュランプ3が発光をしている間、Nd:YAGロッド2内は励起されて続け、エネルギレベルが一定レベルに達するとレーザ発振器1は発振状態となってNd:YAGロッド2に蓄えられたエネルギが一度に放出され、パルス波のレーザ光がレーザ発振器1から発振される。
【0024】
レーザ発振器1から発振されたパルス波のレーザは、ビームスプリッタ12により一部反射され、光検出器13に検出される。制御部31は検出回路40によりパルス数を確認するが、所定時間内(数ms)にパルスの発振を確認できないとタイマーアウトとしてパネル操作部50の表示部にエラー表示を行う。
【0025】
コンデンサ33からのエネルギの放出が続き、フラッシュランプ3が発光をしている間は上記のようにパルス波の発振は行われる。制御部31は所定時間内毎にパルスの発振を確認しながら、設定されたパルス数の発振をすべて確認するとパルス数コントロール回路37を使用してFET36をオフする。FET36がオフされて回路が遮断されると、フラッシュランプ3の発光が止まる。一方、コンデンサ33からのエネルギの放出も直列に接続されたFET36がオフになっているため停止しており、必要以上のエネルギが放出されることはない。
【0026】
FET36がオフされてから所定時間(数ms)の間、制御部31は安全確認のため、レーザ光が発振されているかを確認する。ここで、レーザ光が検出回路40によって確認されるとパネル操作部50の表示部にエラー表示を行う。FET36がオフされてから所定時間パルスが確認されないときは正常に動作が終了したとしてテスト発振を終了する。また、上記のテスト発振はパルス数の設定を行ったときに行われるが、電源を投入後、パルス数の設定をしなくとも所定時間内に同様なテスト発振をするようになっている。
【0027】
テスト発振終了後、フラッシュランプ3の発光に使用されたエネルギの分だけコンデンサ33にチャージされていたエネルギが不足しているため、制御部31はDC/DCコンバータから所定時間だけコンデンサ33へエネルギを再チャージさせる。チャージ時間は設定されたパルス数によって決定されているため、パルス数によって違いはあるが、コンデンサ33にチャージされているエネルギが0のときからチャージを行う時間に比べると、短時間にてエネルギをチャージすることができる。
【0028】
このようにしてテスト発振が終了してエラー表示が無ければ、レーザ治療を行う。術者は安全シャッタ14を開放させるための図示無きスイッチを押し、患者眼Eにレーザ光照射できる状態にする。術者は患者眼Eを顕微鏡部24で観察しながら可視光半導体レーザ17からのエイミング光の照準を患部に合わせ、照準が完了したら照射スイッチ51を押してレーザ光を患者眼に照射する。この場合、FET36とトリガ回路34のオンは照射スイッチ51に連動して行われる。トリガ回路34がオンされるとテスト発振時と同様な手順にて制御部31によりパルス数の確認等が行われ、設定されたパルス数になった時点でFET36がオフになり、コンデンサ33にチャージされたフラッシュランプ3へのエネルギの放出を止める。制御部31はコンデンサ33からのエネルギの供給が行われず、YAGレーザ発振器1からのパルス波の発振が無いことを確認した後、DC/DCコンバータ32にてコンデンサ33へエネルギの再チャージを行う。この場合もテスト発振時と同様に、コンデンサ33からのエネルギの放出はパルス発振に使用される量だけであるので、コンデンサ33内のエネルギが0のときからチャージを行う時間に比べると短時間にてエネルギをチャージすることができる。
【0029】
以上のように本実施例ではフラッシュランプ3へのエネルギ供給をするための回路の制御をFETにて行ったがこれに限らず、IGBT(アイソレイテッド ゲート バイポーラ トランジスタ)でも同じ効果が得られる。
【0030】
また、レーザ治療装置をバッテリで駆動させる場合には、消費されたエネルギのみをコンデンサに再チャージするため、再チャージに必要なエネルギが最小限ですむ。その結果、従来に比べバッテリの使用可能時間が長くなる。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、予め設定されたパルスレーザのパルス数に対応してフラッシュランプへ供給するコンデンサからのエネルギ放出量を制御できるため、余計なエネルギの消費を抑えると共に再チャージの時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例に使用される光学系と制御系を示した図である。
【図2】フラッシュランプ制御回路部の概略構成を示した図である
【図3】実施例の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 YAGレーザ発振器
2 Nd:YAGロッド
3 フラッシュランプ
6 DyeQスイッチ
13 光検出器
30 フラッシュランプ制御回路部
31 制御部
33 コンデンサ
34 トリガ回路
35 トリガトランス
36 FET
37 パルス数コントロール回路
Claims (1)
- 治療用レーザ光を患部に導光照射して治療を行うレーザ装置において、レーザ媒質に励起光源からの励起光を付与してパルスレーザ光を発振するレーザ発振手段と、前記励起光源に駆動エネルギを供給するための放電用コンデンサと、該放電用コンデンサと前記励起光源との間の放電回路に直列に接続されるスイッチング素子であって、放電回路をオン・オフするスイッチング素子と、前記レーザ発振手段から所期するパルスレーザが得られるように該スイッチング素子にオン・オフの指令を行う指令手段と、前記レーザ発振手段から発振されるパルスレーザのパルス数を検出する検出手段と、所望するパルス数を設定するパルス数設定手段とを備え、前記指令手段は前記検出手段により検出されるパルス数が設定パルス数に達したかを確認して前記スイッチング素子にオフの指令を行うことを特徴とするレーザ装置。
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